DE1928577A1

DE1928577A1 - Waermetauscher

Info

Publication number: DE1928577A1
Application number: DE19691928577
Authority: DE
Inventors: Gardner Robert John
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1968-06-04
Filing date: 1969-06-04
Publication date: 1970-01-02
Also published as: GB1262187A; JPS4840502B1; NL6908305A; CH498356A; FR2010138A1; US3526274A; BE733992A; FR2010138B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Wärmeübertragung bzw» des Wärmeaustausches , und sie betrifft insbesondere mit feuersteinführung arbeitende Wärmetauscher mit in einem im-wesentlichen nicht unter Druck stehenden Gehäusemantel angeordneten Kunststoffschläuchen.

Aus den U.S.A.-Patentschriften 3 288 456, 3 363 680, 3 277 959 und 3 380 513 sind mit Kunststoffschläuchen versehene Wärmetauscher bekannt, die sich in der Praxis auf zahlreichen Anwendungsgebieten als vorteilhaft erwiesen haben,, Bei der Verwendung dünner flexibler Kunststoffschläuche und anderer ihnen zugeordneter Bauteile aus Kunststoff ergeben sich verschiedene Schwierigkeiten, die nicht nur die K_Qnstruktion und Herstellung solcher Anordnungen, sondern auch ihren Betrieb betreffen. Diese Schwierigkeiten sind teilweise auf die relativ niedrigen Wärmeübergangsbeiwerte'und die relativ" hohen Wärmeausdehnungsbeiwerte der meisten Kunststoffe im Vergleich mit aus gebräuchlicheren Werkstoffen, Z₃B₀ Metallen, hergestellten Bauteilen zurückzuführen. Weitere Schwierigkeiten exgeben sich, im Vergleich zu den gebräuchlichen

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Werkstoffen aus Unterschieden bezüglich bestimmter Eigenschaften, z.B. der Druckfestigkeit, der Zugfestigkeit, der Zähigkeit, der Flexibilität und der Schmelzpunkte der zui? Verwendung in Frage kommenden Kunststoffe. Daher' ist es erforderlich, die Herstellung und den Betrieb solcher Wärmetauscher so zu gestalten und die Wärmetauscher so auszubilden, daß es möglich istj Bauteile der bis jetzt gebräuchlichen Art, die weiterhin aus den. üblichen Metallen bzw.. Legierungen bestehen, herzustellen, zu behandeln, einzubauen und in Verbindung mit aus Kunststoffen bestehenden Bauteilen so zu verwenden, daß es möglich ist, wirtschaftliche, zuverlässige und wirksame V/ärmetauscher herzustellen und zu betreiben, ohne dsß eine Zerstörung oder Beschädigung der aus Kunststoff bestehenden Bauteile durch die Einwirkung zu großer Kräfte, von Stoßen, höher Temperaturen und dergleichen zu befürchten ist.

Auf industriellem Getiet besteht eine Nachfrage nach verbesserten, mit hohem Wirkungsgrad arbeitenden und mit geringen Kosten herstellbaren Wärmetauschern, die z.B· dazu dienen, eine heiße, korrodierend wirkende FIüst sigkeit, z.B. Schwefelsäure, unter Verwendung großer Mengen .von Kühlwasser zu kühlen, das unter einem niedrigen Druck stehen und verhältnismäßig stark verschmutzt sein kann. Zur Herstellung eines solchen verbesserten Wärmetauschers benötigt man eine einfach aufgebaute, mit geringen Kosten herstellbare Baugruppe, die sich leicht montieren und zerlegen läßt, um eine leichte und schnelle Durchführung von Früfungs- und Instandsetzungsarbeiten zu ermöglichen, und eine solche Baugruppe soll außerdem von. stabiler Konstruktion sein und relativ störungsfrei arbeiten, d.h. sie soll sich möglicht nicht verstopfen, wenn sie von einem verschmutzten Kühlmittel durchströmt werden. Die Forderung, eine einfach aufgebaute, mit geringen Kosten herstellbare und mit einem niedrigen Druck

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arbeitende B&ugruppe zu schaffen, bedingt, daß eine Konstruktion -geschaffen werden muß, die sich ziemlich weitgehend von den bis äetzt gebräuchlichen Konstruktionen der Mantel- und Rohrbauart unterscheidet, "bei der der Mantel als Druckbehälter ausgebildet und mit Anschlüssen von darauf abgestimmter Konstruktion versehen ist. lT_unmelir wurde festgestellt, daß es bei der Wahl einer zweckmäßigen Konstruktion und Anordnung der Bauteile möglich ist, dünne flexible Kunststoffschläuche bei der Herstellung von Wärmetauschern zu verwenden, die den im ersten' Teil dieses Absatzes genannten Erfordernissen entsprechen, bei denen jedoch die -erwähnten Schwierigkeiten vermieden sind. Erfindüngsgemäße Ausführungsformen solcher Wärmetauscher werden, weiter unten näher "beschrieben« ·

Allgemein gesprochen ist es möglich, die sich bei der Verwendung dünner flexibler Kunststoffschläuche ergebenden Schwierigkeiten zu überwinden und einen mit Querströmung arbeitenden Wärmetauscher von einfacher Konstruktion, der mit geringen Kosten herstellbar ist und mit niedrigem Druck arbeitet, zu schaffen, wenn man gemäß der Erfindung einen. "Wärmetauscher vorsieht, der zahlreiche flexible Kunststoffschlauche umfaßt, die auf besondere Weise so angeordnet sind, daß sie sich' durch einen Strömungskanal erstrecken und der Wirkung eines im wesentlichen gleichmäßig verteilten JFludstroms ausgesetzt sind, der sich quer zu den Schläuchen "bewegt, so daß ein Wärmeübergang zwischen dem JTudstrom und einem durch die Schläuche strömenden Flud stattfindet; hierbei sind die Kunststoff schlauche gemäß der Erfindung so angeordnet, daß sie sich unter der Einwirkung des I'lüdstroms gleichmäßig im Raum verteilen, so daß sie der Bewegung des Pludlstroms nut einen geringen Widerstand entgegensetzen, daß ein Abweichen des ITludstroms vom gewünschten Strömungsweg im wesentlichen verhindert wird,, daß die Kunststoffschläuche örtlicli nur in einem minimalen Ausmaß z-usarunengedrückt-

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werden, und daß die Gefahr des Verstopfens durch von dem Fludstrom mit&eführte Fremdstoffe weitgehend ausgeschaltet ist. Zu den weiteren besonderen Merkmalen des erfindungsgemäßen Wärmetauschers gehört die Verwendung elastischer Umlenkorgane, die mit den zahlreichen Schläuchen so zusammenarbeiten, daß sie dazu beitragen, ein unerwünschtes Herumströmen des Fludstroms um den Wärmetauscher zu verhindern.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispiclen näher erläuterte

Fig. 1 ist eine teilweise suseinandergezogene perspektivische Darstellung eines Teils eines erfindungsgemäßen .Wärmetauschers, wobei bestimmte Teile weggebrochen gezeichnet sind, um die Darstellung deutlicher zu machen.

Fig. 2 ist eine im Vergleich zu Fig. 1 vergrößerte perspektivische Teildarstellung eines der Konstruktion nach Fig. 1 'ähnelnden Wärmetauschers und zeigt eine bevorzugte Anordnung zum Verbinden der Fludzuführungsvorrichtung mit den Schläuchen eines Schlauchbündels, die mit den Endabcchnitten eines Schlauchbündels zusammenarbeitenden Umlenlcorgane, die ein Herumströmen des Fludstrqms um die Endabschnitte des Schlauchbündels einschränken, sowie eine bevorzugte Ausführungsform eines Gehäuseteils, das den Hauptströmungskanal abgrenzt, in dem das bzw. jedes Schlauchbündel angeordnet ist.

Fig. 3 ist eine auseinandergezogene perspektivische Teildarstellung einer schnell lösbaren Befestigungsvorrichtung und einer elastischen und flexiblen, selbsttätig eine Abdichtung bewirkenden-Scheibe, die mit einem Ende einer Zugstange zusammenarbeiten, von denen mehrere dazu . dienen, die Gehäuseteile in ihrer Gebrauchsstellung zu halten.

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In Fig. 1 erkennt man eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers mit einem kastenähnlichen Gehäuse,das einander gegenüber liegende rechteckige Seitenwandteile 11, einander gegenüber angeordnete Stirnwandteile 10 und Kantenverstärkungsteile 12 umfaßt, die jeweils aus einem geeigneten Material bestehen, wobei die Seiten- und Stirnwandteile z.B. aus Rotholz und die Kcntenverstärkungsteile z.B. aus Metall hergestellt sind. Die genannten Gehäuseteile werden durch mehrere Zugstangen oder -anker zusammengehalten, die am einen Ende einen nicht dargestellten Kopf von größerem Durchmesser tragen und an ihren anderen Enden mit schnell lösbaren Befestigungsvorrichtungen der in Fig. 5 dargestellten Art zusammenarbeiten. Das kastenähnliche Gehäuse ist mit Füßen L versehen, durch die das Gehäuse in seiner bevorzugten aufrechten Stellung gehalten wird, und es besitzt einen ebenen Boden 14-, der aus einem geeigneten Material, z.B. ebenfalls aus Rotholz besteht. Das Gehäuse umfaßt ferner ein dem Boden 14 ähnelndes und parallel zu diesem angeordnetes ebenes. Bauelement bzw» einen Zwischenboden 15» der durch senkrechte Zugstangen 1? und auf Druck beanspruchte Stützglieder 16 in der aus Fig. 1 ersichtlichen Lage gehalten wird, sp daß der untere Teil des Gehäuses eine Kammer DC bildet» Der ebene Zwischenboden 15 ist vorzugsweise auch an seinen Rändern dadurch unterstützt,^ daß er mit enger "Passung in Nuten 59 (Fig. 2) der Seiten- und Stirnwandelemente 10 und 11 eingreift. Eines der unteren Stirnwandelemente 10 ist mit einem Einlaß 30 versehen, damit der Kammer DC ein Fludstrom FS in der in Fig. 1 in der linken unteren Ecke durch einen Pfeil angedeuteten Weise zugeführt werden kann· In dem Gehäuse sind nahe dessen Enden senkrecht stehende Verteilerleitungen 40 und 40* angeordnet, die relativ zueinander in einer im wesentlichen parallelen Lage gehalten sind; aie Verteilerleitungen tragen an ihren oberen Enden Flansche 44 und 44· und an ihren unteren Enden Flansche 41 und 41·, welch

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letztere durch massive Platten 42 abgeschlossen sind, die ihrerseits in senkrechter Richtung durch auf dem Zwischenboden 15 angeordnete massive Abstandsstücke 43 und 43' unterstützt sind. Eine seitliche Abstützung der Verteilerleitungen 40 und. 40* ist durch U-Bolzen 50 und Abstandsstücke 49 und 51 bewirkt; die Enden der U-Bolzen 50 ragen durch die ihnen benachbarten Seitenwandelemente 11 und werden durch nicht dargestellte Kuttern in ihrer _ Lage gehalten.

Jede der senkrechten Verteilerleitungen 40 und 40' ist mit einem Satz von Anschlußstutzen 45, 46 bzv/. 45', 46' versehen, und zwischen einander gegenüber liegenden Anschlußstutzen sind mit Siesen betriebsmäßig verbundene Bündel 47 aus einen kleinen Durchmesser aufweisenden dünnwandigen flexiblen Schläuchen T angeordnet. Fig. 2 zeigt mit weiteren Einzelheiten eine etwas andere bevorzugte Anordnung zum Verbinden der Schlauchbündel 47 mit den zugehörigen «Anschlußstutzen der Verteilerleitungen. Gemäß Fig. 2 bilde't das Schlauchbündel 47 vorzugsweise, eine flache geflochtene Anordnung, die fest an einander zugewandten Seitenwandteilen 11 anliegt. Die flexiblen Schläuche T des Bündels 47 sind an den Enden des Bündels zusammengebracht und miteinander sov/ie mit einem ringförmigen Bruteil 75 verbunden; die Schläuche T und die ringförmigen Beuteile 75 bestehen vorzugsweise aus einem massiven Polymerisat, während die Verteilerleitungen 40 und 40' nach Fig. 1 und die Verteilerleitungen 4OA nach Fig. 2 vorzugsweise aus einem geeigneten Metall, z.B· nichtrostendem Stahl oder Gußeisen hergestellt sind« Bei der Konstruktion nach Fig. 2 sind die Kunststoff ringe 75 von einem ringförmigen Buchsenteil 73 aufgenommen, das z.B. aus Metall besteht. In einem radialen Abstand von der äußeren Umfangsfläche des Rings 75 ist ein Ring- oder Hülsenteil 73 angeordnet, damit sich der Ring 75 "bei Tem~ peraturänderungen unter allen vorgesehenen Betriebsbedingungen ausdehnen

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Das Hülsenteil 73 erstreckt sich über die ganze Länge des Rings 75» und beide Bauteile sind mit Hilfe von Schrauben 74 zwischen einem Flansch 70 des Verteilerleitungsteils 4OA und einem ebenen Ring 71 von geringer Dicke eingespannt. Der Ring 71 ist durch Schrauben 72 mit einer weiter unten näher zu beschreibenden Querwand 60 verbunden, An einer Stirnfläche des Rings 75 ist gemäß Fig. 2 ein elastischer Dichtungsring 76 in einer Ringnut angeordnet, um zu verhindern, daß ein über das Verteilerleitungsteil 4OA den Schläuchen T des Bündels 47 zugeführtes Flud an dieser Stelle entweicht. Zwischen der Stirnfläche abs Rings 75 und dem benachbarten Flansch 70 des Verteilerleitungsteils 4OA ist ein ausreichender Spielraum vorgesehen, damit sich der Ring 75 bei einer Temperaturerhöhung in axialer Richtung ausdehnen kann, ofine daß schädliche Druckkräfte auftreten oder der Dichtungsring 76 übermäßmg beansprucht wird.

Beispiele -für bevorzugte Anordnungen zum Verbinden ' der Endabschnitte der Schläuche T miteinander sowie mit dem Ring 75 sind in der schon erwähnten TJ.S.A.-Patentschrift 3 315 74-0 beschrieben. Geeignete Werkstoffe, aus denen die Schläuche bestehen können, sind in den U.S.A.Patentschriften 3 228 456,'3 277 959 und 3 315 74-0 beschrieben; gegenwärtig wird die Verwendung eines polyfluorisierten Kunststoffs, z.B. eines Copölymerisats aus Tetrafluoräthylen und Hexafluorpropylen bevorzugt. Die flexiblen Schläuche des Bündels haben vorzugsweise einen Außendurchmesser von etwa 0,125 bis etwa 7 W^ und eine Wandstärke von etwa 0,0125 und etwa 0,75 mm. Es sei jedoch bemerkt, daß es im Rahmen der Erfindung möglich ist, auch andere Werkstoffe und Schläuche mit anderen Abmessungen zu verwenden«, Es-können zahlreiche andere Werkstoffe, ZoB. vollständig organische oder teilweise organische Polymerisatmassen, verwendet werden, wenn sich diese Messen leicht verarbeiten lassen, von den damit in

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Berührung kommenden Fluden nicht angegriffen werden und die erforderlichen sonstigen Eigenschaften aufweisen, z.B. eine hinreichende Festigkeit bei den gewünschten Betriebsbedingungen sowie eine im Hinblick auf den Verwendungszweck ausreichende Wärmeleitfähigkeit.

Die Bündel 4-7 aus flexiblen Schläuchen werden, wie schon erwähnt, zu einem Geflecht und vorzugsweise zu einem Geflecht von flacher Gestalt vereinigt. Es kann angenommen werden, daß sich jedes Verfahren zum Verflechten, Ver-" klöppeln oder Verweben als brauchbar erweist, solange bezüglich der V/iirkung auf den Fludstrom und die Packungsart der Schläuche eine in allen Teilen im wesentlichen gleichmäßige Anordnung erzielt wird. Es hat sich z.B. ■ _Λ gezeigt, daß es zweckmäßig ist, Bündel herzustellen, die sich aus ineinander angeordneten geflochtenen, hülsenähnlichen Anordnungen zusammensetzen«,

Die Herstellung solcher geflochtener oder gewebter Bündel isf mit .Hilfe bekannter Flecht- oder Klöppelmaschinen möglich,'die nur geringfügig abgeändert zu werden brauchen, um sie von der Verarbeitung dünner massiver Drähte oder Garne auf die Verarbeitung der gemäß der Erfin " dung zu verwendenden dünnen flexiblen Schläuche umzustellen« Ein Beispiel für eine geeignete Anordnung zum Herstellen der bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendeten gewebten bzw. geflochtenen Schlauchbündel ist in dem Katalog % (ELF-20004-IM.11-64) über "Braiders" (Flecht- oder Klöppelmaschinen) dargestellt, der von der Firma New England Butt Co., 3C4- Pearl Street, Providence, Bhode Island, U.S.A. herausgegeben wurde.

Allgemein gesprochen umfaßt h'edes Schlauchbündel einen Abschnitt, innerhalb dessen eine erste Anzahl von Schläuchen nach einem ersten Muster angeordnet ist,, und eine zweite Anzahl von damit verflochtenen bzw. verwebten Schläuchen, die nach einem annähernd entgegengesetzten

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Muster angeordnet sind. Wenn man die Schläuche zu fest miteinander verwebt oder verflechtet, zeigt es sich, daß . ein im wesentlichen geschlossener Verband entsteht, so daß dem Hindurchströmen eines Fludes ein zu großer Widerstand entgegengesetzt wird, daß die Gefahr des Verstopfens der Öffnungen zu groß wird, und daß die einzelnen Schläuche auf unerwünschte Weise geknickt oder anderweitig verformt werden. Wenn die Schläuche dagegen zu locker verwebt bzw. Verflochten v/erden, verliert das Schlauchbündel den gewünschten Zusammenhalt und die erforderliche Kompaktheit, und hierbei ist es nicht möglich, die Schläuche in eine solche Lage zueinander zu bringen, oder sie in einer solchen Lage zu halten, daß die gewünschte gleichmäßige Anordnung und ein gleichmäßiger Strömungswiderstand gegenüber einem Fludstrom erzielt wird. Es hat sich gezeigt, daß ein wichtiger Fuktor, der die Packungsdichte und den Strömungswiderstand bestimmt, der Winkel ist, unter dem sich die Schläuche der einen Gruppe mit den Schläuchen der anderen Gruppe überkreuzen» Bei Schläuchen, deren Abmessungen in dem weiter oben genannten Bereich liegen, und bei den Querströmungsbedingungen, die sich bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben, wird dieser Kreuzungswinkel vorzugsweise im Bereich von etwa 20° bis etwa 160° gehalten.

Gemäß Fig. 1 und 2 ist in einem kleinen Abstand von jeder Stirnwand des Gehäuses und im wesentlichen parallel dazu eine innere senkrechte Querwand angeordnet, so daß an den Enden des Gehäuses Kammern zum Aufnehmen der Verteilerleitungen 40 und 40' vorhanden sind. Gemäß Fig.1 erstrecken sich diese inneren Querwände zwischen einander zugewandten Seitenwandteilen 11 und sind durch stumpf aneinanderstoßende Wandelemente 22A und 22B gebildet, die sich von den Seitenwandteilen 11 aus nach innen erstrecken. Die Wandteile 22A und 22B sind mit Ausschnitten versehen, die zu den Endabschnitten der Schlauchbündel 47 passen und

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sieeng umschließen. Die unteren Stirnwandteile 10 sind mit öffnungen oder Durchlässen 0 versehen, die eine freie Verbindung zwischen den Kammern an den Enden des Gehäuses und der Außenseite des Gehäuses herstellen· Wenn die Wandteile 22A und 22B ihre Einbaulage einnehmen, begrenzen sie einen Strööiungsweg von im wesentlichen konstantem und im wesentlichen rechteckigem Querschnitt, der sich quer zu den senkrecht übereinander angeordneten Schlauchbündeln 47 erstreckt. Die Querabmessungen dieses Kanals

t zwischen den einander gegenüber liegenden Seitenv/andteilen 11 entsprechen weitgehend den Querebmessungen der mittleren Hauptabschnitte-der Schlauchbündel 47. Gemäß Fig. 1 enden die obersten Querwandteile 22A und 22B an einem Punkt, der tiefer liegt als die Oberkante der damit zusammenarbeitenden Seitenwandteile 11_o Der mittlere Teil des Zwischenbodens 15» der sich zwischen den durch die Teile 22A und 22B gebildeten innen Querwänden erstreckt, ist gemäß Fig. 2 mit zahlreichen gleichmäßig verteilten öffnungen*oder.engen Kanälen 31 versehen, die freie Verbindungen zv/ischen der Kammer DC und dem Strömungsweg Gilden, der durch die Seitenwandteile 11 und die aus den Wandteilen 22A und 22B bestehenden Querwände abgegrenzt

) ist, und in dem die Schleuchbündel 47 in der dargestellten Weise angeordnet sind.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 sind die Zuganker 17 so angeordnet, daß sie mit den Schlauchbündeln 47 zusammenarbeiten und deren Bewegungen begrenzen, wenn die Schlauchbündel gegenüber dem Fludstrom, der den Kanal passiert, in dem die Schlauchbündel angeordnet sind, .ihre Betriebsfctellung bzw. ihre Ruhestellung einnehmen· Ferner erkennt man in Fig. 1 Umlenkorgane 52, die aus einem beliebigen geeigneten Material bestehen können, ζ_βΒ· einer zellenförmigen oder aufgeschäumten Kunststoffmasse· Die Umlenkorgane 52 sind vorzugsweise elastisch und gemäß " Fig. 1 so geformt, daß sie nachgiebig an den Endabschnitten

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der Schlauchbündel 47, den Querwandteilen 22A, 22B und den einander gegenüber angeordneten Seitenwandteilen 11 anliegen, um zu verhindern, daß das durch den Kanal geleitete Flud die einen kleineren Querschnitt aufweisenden Endabschnitte der Sch^auchbündel umströmt.

Ferner ist ein oberes Abdeckungsteil 23 vorgesehen, durch das die Kunststoffschläuche der Bündel gegen Fremdkörper und herabfallende Gegenstände geschützt werden.

Wie ferner aus Fig. 1 ersichtlich, ist das Gehäuse so ausgebildet, daß die Stirnwandteile 10 und die Seitenv.andteile 11 auf einer Seite der Vorrichtung mit Hilfe eines Kettenflaschenzuges oder eines kleinen Krans als zusammenhängende Teilbaugruppe entfernt werden können. Zu diesem Zweck sind Heißösen 19 vorgesehen, damit die erwähnte Teilbaugruppe leichter abgenommen werden kann, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, um den gesamten Innenraum und die inneren Bauteile der Vorrichtung und insbesondere die Schlauchbündel 47 zum Zweck der Überprüfung, Instandsetzung oder des Auswechselns von Bauteilen leicht zugänglich zu macheno

Die in Fig. 1 gezeigte Ausführungsform ist für den Betrieb in einer aufreehten Stellung bestimmt und zu diesem Zweck mit Hilfe von Füßen oder anderen Stützteilen L über einem offenen Ablaufgraben oder Rost unterstützt, damit eines der bei dem Wärmeaustausch verwendeten Flude abgeführt werden kann. Eine nicht dargestellte Fludzuführungsleitung kann betriebsmäßig mit dem Einlaß 30 am einen Ende des Gehäuses und der Kammer DC verbunden sein· Ein weiteres Flud wird dem oberen Ende 44 der Verteilerleitung 40 über einen geeigneten Anschluß zugeführt und über das obere Ende 44* der anderen Verteilerleitung 40¹ wieder abgeführt, nachdem es die Schläuche T der Bündel durchströmt hat· Somit ist die Wirkungsweise der Vorrichtung klar ersichtlich. Das Flud, das über den Einlaß 30

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der Kammer DC unter einem bestimmten niedrigen Druck zugeführt wird, strömt durch die Öffnungen 31 des Zwischenbodens 15 nach oben und bildet einen gleichmäßig verteilten Strom, der sieh nach oben und quer zu den Schlauchbündeln 47 in dem durch die Seitenwandteile 11 und die Querwandteile 22A und 22B abgegrenzten Kanals bewegt. Wenn dieser Strom den oberen Teil des Kanals erreicht, läuft das Flud an beiden Enden des Gehäuses über die obersten Querwandteile 22A und 22B hinweg und gelangt in die die Verteilerleitungen 40 und 40' enthaltenden Kammern an den Enden des Gehäuses, in denen sich das Flud unter der Wirkung der Schwerkraft nach unten bewegt, um die beiden Kammern und damit das Gehäuse über Öffnungen 0 in den . Stirnwandteilen 10 zu verlassen, wie es im unteren Teil von Fig. 1 durch Pfeile angedeutet ist.

Gewöhnlich wird das abzukühlende heiße Flud, z.B. heiße Schwefelsäure, durch die Schläuche T der Bündel geleitet,"während das unter niedrigem Druck stehende

Kühlmittel^ z.B. Wasser, in der beschriebenen V/eise durch das Gehäuse geleitet wird; das Kühlmittel tritt in die Verteilerkammer DC über den Einlaß 30 ein, passiert die Öffnungen 31 des Zwischenbcdens 15 und strömt nach oben und quer zu den Schlauchbündeln 47, an denen sich der größte Teil des Wärmeübergangs abspielt, woraufhin das Kühlmittel an beiden Enden des Gehäuses in den die Verteilerleitungen 40 und 40' enthaltenden Kammern nach un- , ten strömt, um über die öffnungen 0 zu entweichen und einem geeigneten Ablauf zugeführt zu werden» Ein Teil der Wärme wird zwischen dem durch die Verteilerleitungen strömenden Flud und dem Kühlmittel übertragen, das in den Kammern an den Enden des Gehäuses auf der Außenseite der Verteilerleitungen nach unten strömt.

Der allgemeine Aufbau und die Wirkungsweise der Vorrichtung nach Fig. 2 entsprechen im wesentlichen dem Aufbau und der Wirkungsweise der Ausführungsform nach

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Fig. .1; jedoch ist eine andere Strömungsverbindung zwischen der Verteilerleitung 4OA und Äem Schlauchbündel vorgesehen, die Teile der Verteilerleitungen sind etwas anderes ausgebildet, es ist ein anders gestaltetes Umlenkorgan 52A vorgesehen, das in Anlage an den Seitenflächen der Endabschnitte des Schlauchbündels zwischen einander gegenüber angeordneten, an Seitenwandteilen 11 befestigten Böcken 52B festgehalten ist, die verschiedenen Seiten- und Stirnwandteile und der Boden sind auf etwas andere Weise miteinander vereinigt, und es ist eine andere Innenwandkonstruktion vorgesehen, durch die am Ende des Gehäuses die die Verteilerleitung aufnehmende Kammer abgegrenzt ist. Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 umfaßt die d±6 Kainmer am Ende des Gehäuses abgrenzende innere Wand Querwandteile 60, die mit einer öffnung 61 zum Aufnehmen eines Endabschnitts des Schlauchbündels. 47 versehen sind. Die Querwandteile 60 sind durch an Seitenwandteilen 11 befestigte Winkelstücke 12 in ihrer Lage gehalten. Gemäß Fig. 2 arbeitet ein elastisches schlauchförmiges Dichtungselement M mit dem Seitenv/andteil 11, den Winkelstücken und dem benachbarten Rand des Wandelements 60 zusammen, um an dieser Stelle eine einwandfreie Abdichtung zu bewirken. Ferner erkennt man in Fig. 2 einen Begrenzungsanschlag 62, der zu mehreren gleichartigen Anschlägen gehört, die dazu dienen, die Abwärtsbewegung des Schlauchbündels 47 zu begrenzen und das Schlaüchbündel "abzustützen, wenn sich kein Fludstrom außerhalb des Schlauchbündels durch das Gehäuse bewegt. Ferner ist eine Stange 63 vorgesehen, die durch einen senkrechten Schlitz 61 ragt, so daß sie in eine Stellung gebracht werden kann, in der sie die Aufwärtsbewegung des Schlauchbündels 47 begrenzt, während ein Flud quer zu dem' Schlauchbündel nach oben strömt; ferner hält die Stange 63 auch die anderen Teile des Gehäuses in der richtigen Lage.

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. Fig. 3 zeigt allgemein eine bevorzugte Ausführungsform einer auf bekannte Art ausgebildeten, schnell.lösbaren Vorrichtung zum Pestlegen der Zuganker oder Stangen 63 und 17 in ihrer Betriebsfetellung. Gemäß Fig. 3 ist das freie Ende des Sugankers bzw. der Stange mit einer Aussparung oder liut 17I versehen, und eine flexible duchgebogene Scheibe 70 mit einer zentralen Vertiefung 71 wad einer zentralen öffnung zum Aufnehmen des. Endes der Stange I7 wird dadurch in Anlage an dem zugehörigen Seife tenwandteil 11 gehalten, daß ein Hockenabschnitt 73 eines Betätigungsteils 72 mit der Vertiefung 71 zusammenarbeitet, wobei ein Legerstoft 74- des Betätigungsteils 72 von der Nut 171 am Ende der Stange drehbar aufgenommen wird. Bei der Montage der Vorrichtung wird das Ende einer Zugstange mit der !Tut I7I so angeordnet, daß. es durch eine der öffnungen 18 der gemäß Fig. 1 das Gehäuse bildenden Wandteile ragt; dann wird die Scheibe 70 mit ihrer zentralen öffnung auf die Stange aufgeschoben und zur Anlage an dem Seitenwandteil· 11 gebracht} hierauf wird der Lagerstift 74 in der Aussparung 71 so angeordnet, daß das Betätigungsteil 72 die aus Fig. 3 ersichtliche Lege einnimmt j schließlich wird das Betätigungsteil um den Lagerstift 74 gedreht, um den Nockenabschnitt 73 mit dem Boden der Aussparung der Scheibe zusammenarbeiten zu lassen und auf die Stange eine Zugkraft aufzubringen, so daß das Seitenwandteil 11 festgelegt wird·

Beim Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird der sich quer zu den Schlauchbündeln bewegende Fludstrom durch die mit der Verteilerkainmer DC in Verbindung stehenden Öffnungen 31 gleichmäßig über den ganzen Querschnitt des Kanals verteilt· Die flexiblen, miteinander verflochtenen Schläuche jedes Bündels 47 verteilen sich, unter der Wirkung dieses Fludstroms gleichmäßig über den ganzen Querschnitt des Kanals und bilden ein zahlreiche Öffnungen

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abgrenzendes, der Strömung nur einen geringen Widerstand entgegensetzendes Muster, wobei die Schlauchbündel mit den Seitenwandteilen zur Abgrenzung des Strömungskanals so zusammenarbeiten, daß ein Vorbeiströmen des Fludstroks an den größeren Teilen der Schlauchbündel und eine örtliche Verdichtung der Schläuche im wesentlichen vermieden wird; hierdurch wird die Entstehung toter Zonen, in denen die Strömung stagniert, vermieden, und die Gefahr des tferstopfens der Öffnungen durch von dem Fludstrom mitgeführte Fremdkörper wird auf ein Minimum verringert» Die UmIenkorgane 52 und 52A hindern den Fludstrom daran, an den Enden der Schlauchbündel 47 um die Schlauchbündel herumzuströmen, Da der Fludstrom veranlaßt wird, sich auch durch die die Verteilerleitungen enthaltenden Kammern an den Enden des Gehäuses zu bewegen, wird eine zusatz-« liehe Übertragung von Wärme ermöglicht, und ferner ist es infolgedessen möglich, die Temperatur der Verteilerleitungsteile und der Verbindungen zu den Schlauchbündeln zu regeln·, die. gemäß der vorstehenden Beschreibung zusammenarbeitende Bauteile aus Kunststoff und Metall umfassen. Die Regelung der Temperatur dieser Verbindungen oder Anschlüsse erfolgt in einer solchen Weise, daß möglichst geringe Relativbewegungen zwischen den Teilen auftreten, und daß keine unerwünschten Kräfte dadurch hervorgerufen werden, daß diese Teile unterschiedliche V/ärmeausdehnungsbeiwerte aufweisen»

Bezüglich der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele sei bemerkt, daß es sich bei den als Vertexlerleitungen bezeichneten Leitungen 40, 40¹ und 4OA einerseits um als Vertexlerleitungen wirkende Leitungen 40 bzw. 4OA und andererseits um eine Sammelleitung 40' handelt, der das betreffende Flud von der Verteilerleitung 40 aus über die Schlauchbündel 47 zugeführt wird.

Patentansprüche:

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Claims

Pat enta η Sprüche

Ί J Querstrom-Wärmetauscher, dessen Gehäuse einen strömungskanal von rechteckigem Querschnitt und eine mit ihm zusammenarbeitende Fludverteilungsvorrichtung mit einem nahe einem Ende des Strömungskanals angeordneten Einlaß zum Zuführen und zum gleichmäßigen Verteilen eines unter einem niedrigen Druck stehenden Fludstroms über den ganzen Querschnitt des Strömungskanals und im Strömungskanal quer angeordnete Rohrbündel mit Ein- und Auslaßleitungen hat, gekennzeichnet durch mehrere langgestreckte flexible Bündel (47) aus einen kleinen Durchmesser aufweisenden, dünnwandigen, flexiblen Schläuchen (T), die aus einer Polymerisatmasse bestehen und. miteinander verflochten sind und solche Abmessungen haben, daß sie sich der Querschnittsform des Strömungskanals im wesentlichen anpassen, sowie durch mit dem Gehäuse zusammenwirkende Verteiler- bzw. Sammelleitungen (4-0, 4-0'; 40A), die mit den Enden der Schlauchbündel so verbunden sind, daß ein Plud den Schläuchen zugeführt und wieder aus ihnen abgeführt werden kann, sowie Unterstützungsvorrichtungen (17), durch die die Schlauchbündel in der gewünschten Lage gehalten sind.

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2. . Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die den Strömungskanal abgrenzende Gehäusekonstruktion mit elastischen Umlenkorganen (52; 52A) versehen ist, die dazu beitragen, zu verhindern, daß das dem Strömungskanal zugeführte Flud um die Schlauchbündel (47) herumströmt.
3· Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder.2, dadurch gekennzeichnet , daß die Gehäusekonstruktion so ausgebildet ist, daß mindestens ein Teil des durch den Strömungskanal strömenden Fludes in Wärmeaustauschbeziehung zu der Verteilerleitung (40; 40A) zum Zuführen eines Fludes zu den Schlauchbündeln (47) gebracht wird, um die Temperatur der Verteilerleitung zu regeln.
4. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennze ichne-t, daß der Strömungskanal in senkrechter Richtung mit in seinem Boden (15) ausgebildeten Einlassen (31) steht, so daß ein dem Strömungskanal zugeführtes, unter Druck stehendes Flud unter der Wirkung^ eines Drucks nach oben durch den Kanal strömt, woraufhin das Flud so umgelenkt wird, daß es unter der Wirkung der Schwerkraft in Wärmeaustauschbeziehung zu der Verteilerleitung (40; #0A) zum Zuführen des anderen Fludes zu den Schlauchbündeln (47) gebracht wird,
5· Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß ein erster und ein zweiter Satz von Schläuchen (T) vorgesehen sind, daß die Schläuche der beiden Sätze nach einander symmetrisch entgegengesetzten Mustern angeordnet sind, daß die Schläuche der beiden Sätze nach einem regelmäßigen lauster miteinander verwebt sind, so daß sie ein Geflecht bilden, bei dem die Schläuche des einen Satzes die damit verflochtenen Schläuche des anderen Satzes unter Winkeln zwischen etwa 20° und 160° kreuzen, und daß die Schläuche der

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beiden ein Schlauchbündel (4-7) bildenden Sätze- so angeordnet sind, daß sie mit der den Strömungskanal abgrenzenden Gehäusekonstruktion (10, 11, 15, βθ; 22A, 22B) und einem durch den Kanal strömenden Flud so zusammenarbeiten, daß die Schläuche des Bündels in einer aufgespreizten Lege gehalten werden, in der sie ein sich quer zu dem Strömungskanal erstreckendes Muster aus gleichmäßig verteilten Schläuchen feilden, die dem durch den Kanal strömenden Flud einen geringen Strömungswiderstand entgegensetzen,
6. Wärmetauscher nach einem der Anspruch 1 bis 5₉ dadurch gekennzeichnet , daß die Gehäusekon*- struktion einen Satz von lösbar miteinander verbundenen, zu einem senkrechten Stapel vereinigten kastenähnlichen Abschnitten (10, 11, 22A, 22B) umfaßt.
7. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterstützungen für-jedes Schlauchbündel (47) einen ersten

Satz von Zugstangen (17) umfassen, die in dem StrÖmungskanal so angeordnet sind, daß sie die Bev/egung ^edes flexiblen Schlauchbündels beim Betrieb des Wärmetauschers ' begrenzen, sowie einen zweiten Satz von in dem Strömungskanal angeordneten Begrenzungsanschlägen (62), durch die jedes flexible Schlauchbündel in seiner Lage gehalten v/ird, wenn sich der Wärmetauscher nicht in Betrieb befindet.

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